按气化工艺要求,气化炉内需用高压氮气和烧嘴燃烧的烟气充压到约1MPa 后才投入煤粉,如此高的压力和高密度的惰性环境,无疑将给气化炉点火造成很大难度。因此,与常规火电负压燃烧的燃煤锅炉相比, 壳牌气化炉的点火系统设计比较复杂, 共设计了三级点火, 并对应设置了点火烧嘴(IB)、开工烧嘴(SUB)、粉煤烧嘴(CB),以此来克服炉内高压和高浓度氮气对点火的影响。烧嘴数量共6个:其中点火烧嘴1 个,燃烧介质为燃料气(天然气或液化石油气)加仪表空气;开工烧嘴1 个,燃烧介质为纯氧加柴油;粉煤烧嘴4 个,燃烧介质为粉煤、纯氧加水蒸气。开工烧嘴功率约为10MW(为粉煤烧嘴功率的6%),点火烧嘴功率约为100kW(为开工烧嘴功率的1%)。
烧嘴点火和开工烧嘴位于同一个垂直平面,均为插入式结构,开工阶段,开工和点火烧嘴暂时插入气化炉内,之后随即撤出,其伸缩过程全部由DCS 控制。4 个粉煤烧嘴与点火烧嘴位于同一水平面,均匀分布,为固定式结构,安装在水冷壁上的隔焰罩内。
下面简述壳牌气化炉的三级点火过程:
当高压氮气完成对气化炉的吹扫后,系统先通过电子点火装置将点火烧嘴IB 点燃, 随后启动系统的引氧程序,待引氧程序第一阶段( 即氧气引至SUB 阀前)完成后,启动开工烧嘴SUB 的点火顺控程序13KS0003,若SUB 点火成功,点火烧嘴立即退出,并启动煤烧嘴的粉煤循环,同时气化系统开始升压(在SUB 点火成功后,一旦燃烧烟气中氧气含量小于0.5%, 系统放空方式随即从大气放空切换至火炬燃烧排放),压力调节阀B(粗合成气去火炬总管排放阀)由手动变为自动调节模式来调节气化炉的压力,当气化炉压力达到0.65MPa 时开始启动激冷气循环压缩机并调整稳定(根据各型号压缩机不同的特性,有的用户已改为常压启动),当压力接近1.0MPa 时开始投入第一个粉煤烧嘴CB,稳定几分钟后开始投人第二个粉煤烧嘴(与第一个烧嘴相对), 当第二个粉煤烧嘴点燃后, 开工烧嘴立即退出,随后再依次点燃剩下的两个粉煤烧嘴,至此气化炉点火过程结束 。